Powietrze w roli głównej

kącik małego odkrywcy
Powietrze w roli głównej
Nie możemy go dotknąć ani zobaczyć, możemy za to odczuć jego ruch, gdy wieje wiatr.
Otacza naszą planetę Ziemię, która bez niego byłaby pustynią pozbawioną życia. Zapraszamy
do eksperymentów z powietrzem w roli głównej, pozwalających dzieciom zrozumieć trudne
zagadnienia przyrodnicze.
W objęciach powietrza
Alina Jakubowska
Szkoła Podstawowa nr 2 im. kpt. Władysława Wysockiego
w Bielsku Podlaskim
P
owietrze jest mieszaniną gazów, głównie azotu i tlenu.
Zawiera też niewielkie ilości dwutlenku węgla, neonu,
argonu, kurzu i pary wodnej. Przy wykorzystaniu specjalnego sprzętu odkryjemy w powietrzu także pyłki roślin,
nasiona, bakterie i oczywiście zanieczyszczenia emitowane przez samochody i fabryki.
Powietrze jest wszędzie!
Do pojemnika wypełnionego wodą wkładamy plastikową butelkę i obserwujemy wydostające się bąbelki powietrza. Następnie dzieci nadmuchują baloniki i zaciskają ich
otwory. Potem umieszczają wyloty baloników pod wodą
i rozluźniają otwory. Po chwili również zaobserwują bąbelki powietrza. Kolejnym doświadczeniem będzie dmuchanie do wody
Potrzebne będą:
przez
zanurzoną
z pusta, plastikowa butelka;
w niej słomkę. I znoz pojemnik wypełniony wodą;
wu bąbelki. Zostało
z baloniki;
jeszcze nadmuchaz słomki;
nie
papierowych
z papierowe torebki.
torebek. Tym razem
za pomocą dotyku
uczniowie ustalą, że w pozornie pustych torebkach jednak
coś jest. To „coś” to oczywiście powietrze.
A dlaczego bąbelki wydostawały się na powierzchnię
wody? Dlatego że powietrze jest lżejsze od wody i woda
je po prostu wypiera.
Pozornie pusta szklanka
Napełniamy naczynie wodą. Zgniatamy gazetę w kulę
i wciskamy do szklanki tak, by z niej nie wypadła i zajęła około połowy objętości
Potrzebne będą:
szklanki. Obracamy szklankę
z szklanka;
do góry dnem i w tej pozyz głębokie naczynie
cji wkładamy ją do naczynia
z wodą;
z
wodą.
Przytrzymujemy
z gazeta.
szklankę w taki sposób, aby
była całkowicie zanurzona. Wyjmujemy szklankę i oglądamy gazetę. Sucha, ale jak to możliwe?
Otóż szklanka z gazetą tylko wydaje się częściowo pusta, ale w rzeczywistości wypełnia tę przestrzeń powietrze. To za jego sprawą między wodą a gazetą powstał
„nieprzemakalny mur”.
40
Uwaga! Ze względu na
kontakt z gorącą wodą konieczna jest pomoc osoby
dorosłej!
Do jednej butelki wlewamy wodę o temperaturze otoczenia, zakręcamy
ją i odstawiamy na kilka
minut, po czym wylewamy
wodę i butelkę znów zakręcamy. Obserwujemy butelkę
i stwierdzamy, że nic się
z nią nie dzieje. Po chwili do
drugiej butelki wlewamy gorącą wodę (ale nie wrzątek,
bo to spowoduje skurczenie się plastiku). Następnie
wylewamy wodę i szybko
zakręcamy butelkę. Butelka
w mgnieniu oka sama „pogniecie się” z trzaskiem.
Jak to wyjaśnimy? RozPotrzebne będą:
szerzone powietrze znajz 2 plastikowe butelki
dujące się w butelce po
z zakrętkami;
gorącej wodzie wytwarza
z dość gorąca woda;
z chłodna woda
ciśnienie niższe od tego,
(o temperaturze
jakie panuje na zewnątrz
otoczenia).
butelki. Butelka nie jest
w stanie stawiać oporu
wyższemu ciśnieniu powietrza znajdującemu się na zewnątrz i dlatego kurczy się w jego niewidocznych, a jednak istniejących „objęciach”. W butelce z chłodną wodą
nie było istotnych zmian temperatury, dlatego nie zaobserwowaliśmy odkształceń.
Przestrzeń powietrzna
Do dna naczynia solidnie
mocujemy najpierw jedną
świecę. Wlewamy do niego wodę na wysokość kilku centymetrów. Zapalamy
świecę i przykrywamy ją
słoikiem. Kiedy świeca zgaśnie, poziom wody w słoiku wzrośnie. Powtarzamy
ten sam eksperyment, tym
razem przy wykorzystaniu
Ż yci e Sz k o ł y n r 9/ 2013
Potrzebne będą:
z 4 świece i zapałki;
z szklany słoik (na tyle
duży, by można nim
było przykryć zapalone świece);
z naczynie o płaskim
dnie;
z woda.
kącik małego odkrywcy
czterech świec. Widzimy, że poziom wody jest
wyższy niż poprzednio.
Dlaczego? Palące się,
przykryte świece ogrzewają powietrze w słoiku. Gdy świece gasną,
powietrze zaczyna natychmiast stygnąć i kurczyć się, dzięki czemu
do słoika może dostać
się więcej wody. Im więcej świec, tym wyższa
temperatura powietrza
w słoiku i wyższy poziom wody po ochłodzeniu się powietrza. Kolejnym dowodem na to, że zmniejszanie się objętości powietrza jest
przyczyną wciągania wody do słoika, jest fakt, że proces
ten rozpoczyna się dopiero wówczas, kiedy świeca gaśnie.
Opór powietrza
Jedną kartkę papieru
Potrzebne będą:
zgniatamy w kulkę, a druz 2 jednakowe kartki
gą zostawiamy płaską.
papieru formatu A4;
Prosimy dziecko stojące
z krzesło;
na krześle o jednoczesne
z owocostany mniszka
upuszczenie obu kartek
lub ostu;
(jedną trzyma w lewej,
z strąk fasoli.
a drugą w prawej ręce).
Zgnieciona kartka spadnie na ziemię szybciej. Dlaczego,
skoro były to dwie identyczne kartki?
Dlatego że płaska kartka musi „przepychać się” przez
powietrze większą powierzchnią i dlatego spada wolniej.
Kartka zgnieciona spada szybciej, bo napotyka mniejszy opór powietrza. Tak więc powietrze jest wokół nas
i w dodatku wpływa na poruszające się przedmioty. Opisane zjawisko „wykorzystują” m.in. rośliny do rozsiewania nasion. Wytwarzają skrzydełka (np. klon) lub puch (np.
mniszek lub oset), a wszystko po to, by nasionka dłużej
i dalej dryfowały w powietrzu, dzięki czemu dana roślina
może rozsiewać się na większym obszarze.
Łatwo się o tym przekonać, podrzucając do góry nasiona gładkie i skrzydlate.
szać, otacza słoik i dociera do płomienia z drugiej strony.
Gasi go.
Dzięki opisanemu zjawisku latają samoloty odrzutowe.
Gitara w uchu, czyli powietrzne wibracje
Odrzutowa siła powietrza
Zapaloną świeczkę mocno
Potrzebne będą:
przytwierdzamy do podłoża za
z wysoki słoik;
pomocą stopionego wosku. Słoz świeczka;
ik stawiamy między zapaloną
z zapałki.
świeczką a dzieckiem, które będzie z całej siły dmuchało na słoik. Co się stanie? Świeca po chwili zgaśnie, pomimo że
dziecko dmuchało nie na płomień, a na słoik.
Jak to wyjaśnimy? Gdy dmuchamy na słoik, poruszający
się prąd powietrza obniża jego ciśnienie wzdłuż przebytej
drogi. Ciśnienie powietrza otaczającego szklankę jest wyższe i podtrzymuje prąd powietrza wydmuchiwanego pod
niskim ciśnieniem. Podmuch dziecka zamiast się rozpra-
41
Przebijamy gwoździem spód kubka. Do końca jednego ze sznurków przywiązujemy spinacz. Przeprowadzamy sznurek przez dziurkę w kubku w taki sposób, aby
spinacz znalazł się wewnątrz kubka. Bierzemy drugi, wolny sznurek i trzymając go pomiędzy kciukiem a palcem
wskazującym, rozciągamy go i próbujemy grać jak na gitarze. Ale... prawie cisza!
Bierzemy sznurek z kubkiem. Przystawiamy kubek do
ucha, naciągamy sznurek i też gramy jak na gitarze. Teraz
wyraźnie słychać muzykę.
Oto wyjaśnienie: trącając sznurek, wywołujemy jego
wibracje i jednocześnie dostarczamy energii wszystkim
cząsteczkom powietrza znajdującego się w obrębie sznurka. Powietrze wydaje dźwięk, ale bardzo stłumiony. Gdy
Ż yci e Sz k o ł y n r 9/ 2013
kącik małego odkrywcy
dodamy kubek, wibracje wyPotrzebne będą:
twarzane przez sznurek trafiaz 2 kawałki miękją do powietrza uwięzionego
kiego sznurka,
w kubku, dlatego dźwięk jest
każdy o długości
silniejszy. Dźwięk powietrza
ok. 50 cm;
znajdującego się w kubku
z gwóźdź;
zostaje przekazany bezpoz duży, papierowy
średnio do jamy bębenkowej
kubek;
w uchu i dlatego jest lepiej
z spinacz biurowy.
słyszalny.
Przy omawianiu tego eksperymentu warto nawiązać do
butelkowej orkiestry, która również funkcjonuje na zasadzie wibracji powietrza, tyle że z wykorzystaniem naczyń
z różną ilością wody.
Ciśnienie powietrza
Do pomiaru ciśnienia powietrza służy barometr, którego najczęściej stosowanym rodzajem jest aneroid. Ciśnienie powietrza mierzymy w paskalach lub hektopaskalach.
W prognozowaniu pogody znajduje zastosowanie inny
typ barometru zwany barografem.
A jeśli nie mamy barometru? Czy jesteśmy w stanie
dostrzec zmianę ciśnienia powietrza? Tak, za pomocą prostego, własnoręcznie zbudowanego barometru…
z butelki!
Miskę napełniamy do
Potrzebne będą:
połowy wodą. Butelkę naz płaska miska
pełniamy wodą do około
z wodą;
3/4 wysokości. Następz plastikowa butelka;
nie otwór butelki zatykaz kartka w kratkę (pamy kciukiem, odwracamy
sek o szerokości 3 cm
butelkę do góry dnem
i długości 8 cm);
i wstawiamy ją do miz pisak;
ski z wodą. Przyklejamy
z taśma klejąca.
do butelki pasek papieru
w kratkę w taki sposób,
aby część paska znalazła się nad poziomem wody w butelce. To będzie skala, na której możemy zaznaczać pisakiem
nasze obserwacje. Woda nie będzie wylewać się z butelki,
ponieważ powietrze znajdujące się nad wodą w misce naciska na wodę i przez to uniemożliwia wypłynięcie wody
z butelki. Gdy na papierowej skali zaznaczymy przedział,
w którym waha się poziom wody, wówczas łatwiej zauważymy zmiany wynikające ze zmian ciśnienia powietrza.
Jak działa taki barometr? Gdy ciśnienie powietrza wzrośnie, podniesie się słup cieczy, a gdy ciśnienie powietrza
spadnie, słup cieczy się obniży. Jak można wykorzystać
wyniki tego doświadczenia? Na przykład do przewidywania pogody – przy niższym ciśnieniu powietrza należy spodziewać się cieplejszej i wilgotniejszej pogody.
swoje balony. Balony będą latały po sali jak szalone do
czasu, aż wyleci z nich powietrze.
Dlaczego? Dlatego że powietrze wylatujące pod ciśnieniem
działa na balony z siłą odrzucającą. Siła odrzutu będzie zależała od ilości i prędkości powietrza wyrzucanego z balonu.
Ciekawostki
Jako uzupełnienie zajęć związanych z odkrywaniem tajemnic powietrza można przytoczyć uczniom ciekawostki, które
zachęcą ich do poznawania świata przyrody nieożywionej.
Oto kilka z nich:
z Nurek nosi na plecach zapas sprężonego powietrza,
zmagazynowanego w metalowych butlach. Za pomocą
specjalnego urządzenia zwanego reduktorem odbywa
się regulacja przepływu powietrza z butli do płuc.
z Powietrze waży! W szkolnej auli mieści się około 1 tony
powietrza – tyle, ile waży samochód osobowy.
z W skład powietrza wchodzą neon i argon. Gdy płynie
przez nie prąd, świecą. Wykorzystano to do produkcji
reklam świetlnych.
z Jaś zapytany w szkole, co to jest wiatr, odpowiedział,
że jest to powietrze, które – nie wiadomo dlaczego –
wciąż się spieszy...
Praca domowa
W związku z tym, że zrozumienie zjawisk przyrodniczych wymaga pewnej wiedzy naukowej, warto zachęcać
uczniów do samodzielnego jej zgłębiania. Na pierwszym
etapie edukacyjnym z pewnością nie będą to regułki
i wzory, bo na to jeszcze przyjdzie czas. Proponuję szukanie odpowiedzi na ciekawe pytania związane z opracowanymi zagadnieniami. Pomoc nauczyciela czy rodziców
będzie polegała na udostępnieniu odpowiedniej literatury,
zapewnieniu dostępu do internetu oraz wyjaśnieniu tego,
czego za pierwszym razem dziecku nie udało się zrozumieć.
Oto moje propozycje związane z działem Powietrze:
z Wypisz i wyjaśnij jak najwięcej pojęć i powiedzonek
związanych ze słowem powietrze.
z Jak to się dzieje, że bociany szybują w powietrzu, mimo
że nie poruszają skrzydłami?
z Co to jest fatamorgana?
z Dlaczego balon powietrzny nie spada, lecz unosi się?
z Jak powstaje echo?
Każdy wysiłek związany z samodzielnym odkrywaniem
należy nagrodzić pochwałą. Jeśli uczniowie będą mieli wyraźne trudności z udzieleniem prawidłowych odpowiedzi,
należy zastanowić się nad zmianą stopnia trudności zadań. Po wielkie odkrycia można sięgać małymi kroczkami,
najważniejsze, by robić to mądrze i cierpliwie.
LITERATURA
Szalone balony?
Każde dziecko nadmuchuje swój balon, po czym
mocno zaciska jego wylot.
Na komendę nauczyciela
wszystkie dzieci puszczają
1.
2.
3.
4.
Potrzebne będą:
z balony (po jednym
dla kilkorga dzieci).
42
Brown S.E., Robimy eksperymenty, Wydawnictwo K.E. Liber, Warszawa 2005.
Burnie D., 101 szkolnych doświadczeń przyrodniczych, Wydawnictwo MUZA, Warszawa 1997.
Leksykon szkolny. Nauka i technika, tłum. A. Zięba, Wydawnictwo „Delta W-Z”, Warszawa 2006.
Molinari I., Przewodnik młodego odkrywcy, Wydawnictwo Franciszkanów „Bratni Zew”, Kraków
2010.
5. O’Hare M., Skamieniałość z chomika. Zrób to sam, tłum. M. Brzozowska, Wydawnictwo Insignis,
Kraków 2011.
6. Saan A. von, 365 eksperymentów na każdy dzień roku, Wydawnictwo REA, Poznań 2005.
Ż yci e Sz k o ł y n r 9/ 2013